DFG Projekt "Virtuelle Fische" 
- Biologie und Informatik forschen gemeinsam

In dem interdisziplinären Forschungsprojekt "Analyse durch Synthese mit virtuellen Fischen als neue Versuchsmethode in Untersuchungen zur Partnerwahl", kurz gesagt „Virtuelle Fische“, entwickeln das Institut für Biologie und das Institut für Echtzeit Lernsysteme der Universität Siegen eine interaktive Simulationssoftware (FishSim) mit virtuellen 3D Fischmodellen des Breitflossenkärpflings (Poecilia latipinna). Unterstützt wird das Projekt von der Deutschen Forschungsgemeinschft DFG (Wi 1531/12-1 und KU 689/11-1). Das Projekt dient dazu, herauszufinden, welche Informationen die Fische bei der Partnerwahl nutzen. Virtuelle Fischmodelle bieten die Möglichkeit, einzelne Parameter, wie zum Beispiel die Flossengröße, beliebig zu verändern, wobei alle anderen Faktoren konstant bleiben. Dies schafft kontrollierte Versuchsbedingungen und ermöglicht eine genauere Bestimmung der Relevanz von Quantität und Qualität der zur Verfügung gestellten Information.

 

Neben dem Erscheinungsbild des virtuellen Fisches ist auch dessen Verhalten gegenüber dem echten Fisch von Bedeutung. Im Gegensatz zu echten Fischen kann der virtuelle Fisch nicht sehen und somit auch nicht auf die Bewegungen des echten Fisches reagieren. Um dieses Handicap auszugleichen, wurde ein „Kamera-Auge“ für den virtuellen Fisch installiert. Im Allgemeinen werden Systeme zum Verfolgen von Objekten (in diesem Fall von Fischen) auch als Tracking-Systeme bezeichnet. Im vorgestellten Projekt wird seitens der Informatik ein neues, innovatives Tracking-System entwickelt und erforscht: das Analyse-durch-Synthese-Verfahren. Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, mit Hilfe von Modellinformationen genaue 3D-Positions- und Lageinformationen mit nur einer Kamera zu extrahieren. Aktuelle Tracking-Systeme benötigen meist mehrere Kameras, um genaue 3D-Informationen zu berechnen.

Hier findest du mehr Informationen zur Forschung am Institut für Biologie.

Hier findest du mehr informationen zur Forschung am Institut für Echtzeit Lernsysteme.

Publikationen zum Projekt "Virtueller Fisch"

  1.  Witte K, Gierszewski S, Chouinard-Thuly L (Guest Editors) "Virtual Reality" Special Issue in Current Zoology
     

  2. Chouinard-Thuly L*, Gierszewski S*, Rosenthal G, Reader SM, Rieucau G, Woo KL, Gerlai R, Tedore C, Ingley SJ, Stowers J, Frommen JG, Dolins FL & Witte K (submitted) Best practices when using virtual stimuli in animal behavior research. Current Zoology Special Issue “Virtual Reality” (*equal contribution)
     

  3. Müller K, Smielik I, Hütwohl JM, Gierszewski S, Witte K, Kuhnert KD (submitted) The virtual lover - Variable and easy guided 3D fish animations as innovative tool in mate-choice experiments with sailfin mollies. I. Design and implementation. Current Zoology Special Issue “Virtual Reality”
     

  4. Gierszewski S, Müller K, Smielik I, Hütwohl JM, Kuhnert KD, Witte K. (in review) The virtual lover - Variable and easy guided 3D fish animations as innovative tool in mate-choice experiments with sailfin mollies. II. Validation. Current Zoology Special Issue “Virtual Reality”
     

  5. Müller K, Smielik I,  Kuhnert KD (2016) Optimal feature-set selection controlled by pose-space location. Accepted at VISAPP 2016 - International Conference on Computer Vision, Theory and Applications, Feb. 27 - 29, 2016, Rome, Italy
     

  6. Smielik I, Müller K, Kuhnert KD (2015) Fish motion simulation. ESM 2015 - 29th European Simulation and Modelling Conference Proceedings: 392-396.
     

  7. Müller K, Schlemper J, Kuhnert L, Kuhnert KD (2014) Calibration and 3D ground truth data generation with orthogonal camera-setup and refraction compensation for aquaria in real-time. VISAPP - Computer Vision, Theory and Applications 3: 626-634.

 

Events

 

November 2015: Teilnahme am "Science-Schau-Fenster" in der Siegener Innenstadt

 

August 2015: Organisation eines internationalen Symposiums  

Organisation des Symposiums “Virtual reality: computer animation as tool in animal behavior research” mit anschließendem Workshop auf der 34th International Ethological Conference in Cairns, Australien.

Vorträge/Poster bei Konferenzen

[Vortrag] Müller K, Smielik I, Kuhnert KD (2016) Optimal feature-set selection controlled by pose-space location. VISAPP 2016 - International Conference on Computer Vision, Theory and Applications, Feb. 27 - 29, 2016, Rome, Italy

[Vortrag] Gierszewski S, Müller K, Hütwohl JM, Smielik I, Kuhnert KD, Witte K (2015) Das Versuchstier der Zukunft? – Einsatzmöglichkeiten virtueller Fischmodelle in Partnerwahlexperimenten mit Breitflossenkärpflingen (Poecilia latipinna). 12. Tagung der Gesellschaft für Ichthyologie (GfI), Berlin, Germany

[Vortrag] Smielik I, Müller K, Kuhnert KD (2015) Fish motion simulation. 29th European Simulation and Modelling Conference - ESM'2015, Holiday Inn, Leicester, United Kingdom, October 26-28, 2015

[Vortrag] Gierszewski S, Müller K, Hütwohl JM, Smielik I, Kuhnert KD, Witte K (2015) Validation of a virtual 3-D fish model for studying mate-choice copying in sailfin mollies (Poecilia latipinna). “Virtual Reality”-Symposium bei der 34th International Ethological Conference (Behaviour 2015), Cairns, Australien

[Poster] Müller K, Smielik I, Hütwohl JM, Gierszewski S, Witte K, Kuhnert KD (2015) Bring the virtual fish to life – a toolchain for creating interactive 3-D fish animations for behaviour studies. “Virtual Reality”-Symposium bei der 34th International Ethological Conference (Behaviour 2015), Cairns, Australien

 

[Poster]  Gierszewski S, Müller K, Kuhnert KD, Witte K (2014) The virtual Lover – Do real fish interact with 3-D fish in questions of mate-choice? 107. Jahrestagung der Deutschen Zoologischen Gesellschaft, Göttingen, Germany ; 6th Conference of Poeciliid Biologists, Exeter, UK; XV Congress of the International Society for Behavioral Ecology, New York City, USA
 

[Votrag] Müller K, Schlemper J, Kuhnert L, Kuhnert KD (2014) Calibration and 3D ground truth data generation with orthogonal camera-setup and refraction compensation for aquaria in real-time. VISAPP 2014 - International Conference on Computer Vision, Theory and Applications, Jan. 5 - 8, 2014, Lisbon, Portugal